土木工程设计中大体积混凝土裂缝的控制

蒋春和 江苏省医药设计院有限公司

1 引发大体积混凝土裂缝问题的根本因素

1.1 施工环境因素的影响

在分析混凝土裂缝问题成因的过程中，施工环境因素非常容易被工作人员忽略，混凝土材料在实际使用过程中，极容易受到外界环境的影响。关于大体积混凝土材料的裂缝问题，温度是最为重要的环境因素，温度导致大体积混凝土结构出现裂缝主要有以下两方面的原因。

一方面是水泥的水化热影响。属于混凝土本身的材料问题，在混凝土材料的配置过程中，原材料的混合和相互反应，使得混凝土材料的温度大大提高，升温情况会持续到混凝土材料浇筑之后的凝结阶段。在混凝土的凝结过程中，由于环境温度普遍低于混凝土内部温度，因此混凝土结构会出现一定的热胀冷缩现象，进而在混凝土结构的内部和表层产生一定的应力作用，最终发生裂缝问题。

另一方面则是在施工时外界的气温出现变化。在大体积混凝土的施工建设阶段，需要保证混凝土的浇筑温度，以及凝固过程中的内部温度与外界温度保持同步变化，如果外界气温出现骤然变化，导致混凝土的表面温度快速下降，进而造成温度梯度现象，此时出现的混凝土裂缝呈现连续状态且缝隙结构较细，宽度维持在0.3mm左右。

1.2 混凝土结构问题

由于混凝土结构问题导致的裂缝问题主要体现在湿度变化、混凝土收缩作用和沉降作用三个不同的部分，在湿度变化方面，混凝土硬化会使得结构表面的湿度变化极大，内部变化却非常缓慢，当混凝土处在水化作用的状态下温度下降或者上升，混凝土表面的水分流失速度就会进一步增大，而且高强度、大体积混凝土内部的毛细孔非常细小，导致其内部的水分不能够及时且充分的补充到混凝土结构的表面，最终造成混凝土表面的裂缝问题。湿度因素影响下出现的混凝土裂缝呈现出断续状态，宽度在0.5mm左右。

在大体积混凝土的收缩作用方面，大体积混凝土的硬化会将二成的水分凝聚在混凝土的内里，剩余八成水分则会在硬化的过程中转化为水蒸气散发出去。在水分蒸发的同时，混凝土体积会大幅度缩减，从而在混凝土结构内部形成收缩作用的应力，如果混凝土材料的抗拉强度小于混凝土的收缩应力，混凝土材料就会出现严重的裂缝问题。该情况下出现的裂缝往往呈现出放射状或者龟纹状的裂缝，并且每间隔一段距离就会出现一条新的裂缝。

在混凝土沉降作用的影响方面，从大体积混凝土材料的浇筑开始，到初凝完成，混凝土都会出现不同程度的泌水现象，混凝土结构上部钢筋以上的混凝土会受到钢筋结构的约束，不能够继续沉降，而此时钢筋下层的混凝土还在继续沉降，最终导致钢筋表面出现了混凝土顺筋裂缝问题，该因素导致的裂缝最根本特征是裂缝的缝隙比较宽。

1.3 施工处理不到位

在大体积混凝土的浇筑过程中，如果振捣操作的次数过多，会使大部分的粗骨料沉积到下方，而细骨料则会留在上层，导致大体积混凝土结构出现强度不均问题，使得混凝土表面的收缩变形问题持续增大，极易产生裂缝问题。如果倒灰处理时不够均匀，在振捣找平的过程中，石子或砂浆较少部分的混凝土就会向周边部位移动，导致某一部分的砂浆凝聚到一起，混凝土的局部水泥含量会大幅增大，产生一定的收缩应力和较大的温度应力，从而加重裂缝问题的产生。

1.4 混凝土原材料问题

大体积混凝土原料因素导致混凝土裂缝问题发生概率大幅度提高，体现在两个方面，分别是混凝土配比问题和混凝土原材料的质量问题。

第一是混凝土配比问题。混凝土配置时，原材料的选择和含量会对混凝土最终的物化性质产生较大的影响，一旦混凝土材料的物化性质发生意外变化，其质量就很难得到人为的控制和干预，在后续使用过程中容易出现裂缝问题。如果施工人员没有把控好混凝土原材料的配比，导致混凝土材料性能超出合理范围，而无法满足使用需求，会对整个土木工程项目的建设质量产生负面影响，甚至严重缩短工程可使用寿命。

第二是混凝土原材料本身存在质量问题。在众多混凝土裂缝案例中，大部分裂缝问题的产生都是因为混凝土原材料出现了较大质量问题，或者性能方面不满足要求。在施工所用的大体积混凝土的制作过程中，技术人员必须严格把控原材料的质量、物化性质，以及彼此之间发生的反应，从而调整混凝土材料的配置设计。

现阶段混凝土原材料出现最严重的质量问题，主要体现在混凝土主体钢筋的尺寸不合理，还有部分施工人员的偷工减料问题。面对这两方面的影响，需要技术人员与采买人员充分沟通，使采买人员在充分了解设计人员需求的基础上进行采买工作，必要情况下需要技术人员参与到采买工作。同时还需要增强混凝土配比时的监管力度，增设监管人员，实现对于混凝土材料配置的全程监管。

除此之外，在配置混凝土材料时，水泥和砂石等原材料很可能出现过期或者老化的情况，如果不及时淘汰这些不合格材料，也容易对混凝土成品的质量产生负面影响，如果在制作混凝土时使用了有瑕疵问题的原材料，极易加重混凝土裂缝问题。

1.5 添加剂问题

当今社会处于一个飞速发展的阶段，特别是房地产产业，建设速度较快。开发商为了加快进度，提前脱模，商品混凝土中往往会使用速凝剂。速凝剂缩短了混凝土的凝固周期，但混凝土凝固过程的发热量是不变的，导致单位时间混凝土的发热量大、膨胀量大，收缩量、收缩应力加大，从而导致裂缝增多、增大。而大体积混凝土浇筑会导致发热量增大、散热不易等问题，因而加大了裂缝的出现。

2 对大体积混凝土裂缝问题有效控制的策略

2.1 针对性优化和精进混凝土材料配比

在搅拌混合混凝土材料时，不仅原材料会影响混凝土的质量，各项原材料的配比也会影响混凝土的性质，对混凝土材料产生裂缝的可能性造成影响。如果在配置过程中没有严格按照要求选择原材料并控制调配比例，将很容易导致混凝土成品的性能和质量不满足施工建设要求。

为了真正实现严格的科学配比，施工人员在建设土木工程项目时，必须全面、深入的分析混凝土结构的设计，再对混凝土原材料的各项性质展开分析，确定最终的配置比例。在混合搅拌混凝土时，也需要保证环境条件和搅拌操作完全符合数据需求。如果在严格遵循上述操作之后，混凝土成品依然存在严重的裂缝问题，并且查找出最终原因是原料问题造成的，则需要根据裂缝情况，分析可能造成该问题的原因，进而调整混凝土原材料的配比，并进行不断的实验，最终选择最优的方案。

2.2 保证混凝土浇筑质量和原材料质量

为了全面降低混凝土裂缝问题的发生概率，需要保证混凝土材料的浇筑质量。首先，对配置混凝土的原材料进行反复质量和性能核验，从源头入手，调整并严格控制混凝土材料的各项具体的性能参数。与此同时，在搅拌配置到正式浇筑施工之前，需要定期对混凝土材料开展质量和性能核验。此外，在确保混凝土材料性能和质量的同时，还要强化混凝土施工部分的监管力度，施工责任单位需增强对监督管理机制的优化和完善，严格按照施工标准，科学合理的搭建混凝土结构，在最大程度上确保混凝土浇筑操作时的质量，避免混凝土裂缝问题的出现。

2.3 增强混凝土的后期使用养护

在土木工程项目的实际施工建设过程中，不仅需要严格把控施工操作的质量，实行严格的管理，还要同样重视混凝土结构成形以后的养护工作。在混凝土结构搭建完成之后，必须安排专业的养护人员，并且在养护工作开展过程中，要时刻注意气候情况，重点做好混凝土结构的保湿和保温工作。

在混凝土自主凝结过程中，存在内部和表层湿度、温度差异过大，从而导致混凝土裂缝问题的产生。因此，必须增强大体积混凝土结构的养护，并适当提升养护工作的全面性和针对性。大体积混凝土养护的全面性，直接决定了混凝土结构的强度和性能，甚至还会影响后续施工的进度和质量，所以需得到相关工作人员的充分重视。

2.4 选择水化热较低的原材料并适当添加膨化剂

如果在浇筑施工时，混凝土结构的厚度超过了设计标准，为把控混凝土结构的最终质量，尽可能降低问题出现概率，需要施工建设单位严格按照施工标准筛选水泥等原材料，在条件允许的范围内，尽可能选择标号低的水泥材料；在配置混凝土材料时，还可以适当掺入粉煤材料或者火山材料，从而减弱混凝土搅拌过程中存在的水化热反应现象，减少热量的释放情况，有效提高混凝土材料的各项物理性能，增强混凝土材料的防裂性能。

除此之外，在浇筑大体积混凝土结构时，施工人员还可以在混凝土配置的过程中，掺杂少量的膨胀剂。由于加入膨胀剂能够减少水泥的实际用量，加快混凝土材料的硬化，并且还能有效缩减大体积混凝土材料的热胀冷缩量和收缩应力，从而调整混凝土材料的实际性能和质量，减少裂缝问题的发生概率。

3 在控制大体积混凝土裂缝时需把控的要点

3.1 运输方面需把控的要点

对于土木工程的实际施工建设而言，大体积类的混凝土材料在专门的搅拌场处理完成之后，才可以运输至施工现场进行后续操作。为了避免在运输过程中大体积混凝土材料受到外界因素影响，出现过早水化热或者原材料离析等问题，必须充分把控运输工艺要点，既要严格按照既定路线运输混凝土材料，还要使用泵送设备装载混凝土，并且对混凝土进行覆盖保温处理。

与此同时，还要优化卸料技术，避免在卸料时出现设备与混凝土直接撞击的问题，确保设备能够正常使用，保证混凝土的平整性能不会受到负面影响。

3.2 混凝土搅拌方面需把控的要点

在搅拌大体积混凝土的施工过程中，施工建设人员为了有效增强施工强度，保证搅拌操作的根本质量，就要对大体积混凝土材料中添加的片状料、粗集料配比，以及混凝土的碎压值等参数进行详细且全面的监测，保证混凝土材料各方面完全满足土木工程施工建设的使用标准。

除此之外，还必须定期检查搅拌站的生产能力和设备性能，借助专门的搅拌设备控制混凝土的配置质量，如果搅拌设备的加热温度不满足混凝土的配置需求，需要相关施工监管人员额外增设蒸汽设备，并且根据实际加工情况对混凝土进行适当的特殊处理，确保混凝土在搅拌时的温度与室内温度相同，加速混凝土材料的凝结时间，确保混凝土搅拌操作的质量和效率得到最大程度优化，从而在土木工程的施工建设中，发挥出混凝土材料的真正作用，有效避免裂缝问题的出现。

3.3 大体积混凝土施工过程中的控制要点

在现有的平屋面建筑中，屋面漏水、渗水的情况较为普遍，虽然使用了屋面防水卷材，但随着使用时间的推移，卷材老化，屋面就会出现渗水、漏水情况。

在一起施工实例中，屋面完工后长时间未做屋面卷材，但历经多次大雨而未出现屋面渗漏现象。在后期的总结中发现，在屋面混凝土浇筑过程中，正值蒙蒙细雨天气，雨水刚好吸收了混凝土初凝时散发的热量，不至于混凝土热胀冷缩量过大，有效避免了混凝土的收缩裂缝。

因此，在混凝土浇筑后的初凝阶段开始，可以采用多次洒水的方式给混凝土降温，从而降低混凝土的膨胀量，减少混凝土因热胀冷缩导致的裂缝。洒水应采用细雾状水滴，重复多次洒水，并控制每次洒水量，防止水流四溢，影响现场施工环境。

4 结束语

从土木工程行业的整体角度而言，混凝土裂缝问题的出现，给建筑混凝土结构造成了安全上的较大威胁，尤其是大体积混凝土结构，一旦出现问题，将很容易造成土木工程施工建设的全面崩盘。因此，在土木工程建设现代化改革的过程中，必须充分重视解决大体积混凝土裂缝问题的重要性。

从对大体积混凝土出现裂缝问题的根本要素为出发点，根据不同建筑工程的环境状况，全面分析混凝土出现裂缝的具体原因，在此基础上针对性的实现凝土浇筑质量以及原材料质量的整体提高、优化精进混凝土材料的配比，并对已产生裂缝的混凝土部分进行适当的修补等。只有保证了大体积混凝土的实际施工质量，才能够推动土木工程项目的建设，保证土木工程项目的根本质量。